JPH0141805B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はタービンにおけるロータ位置監視装置
に関する。

〔発明の技術的背景およびその問題点〕

一般に、蒸気タービン等のタービンにおいて
は、スラスト軸受の摩耗の検出およびケーシング
とロータとの伸び差の監視のためにロータ位置監
視装置が設けられている。

上記スラスト軸受の摩耗検出を行なうには、ロ
ータ位置監視装置はスラスト軸受に近接して取付
けられ、スラスト軸受台に対するロータの移動量
を監視し、ロータの移動量が異常に大きくなつた
場合には、スラスト軸受の摩耗が生じたものとし
て蒸気タービンの停止を行なう。

また、蒸気タービンの起動時においては、ター
ビンケーシングおよびロータとも冷機の状態にあ
り、タービンの起動前に或程度の暖機を行なつて
も、タービンケーシングおよびロータとも十分な
熱膨張は行なわれていない。また、或程度の暖機
をしても、タービンケーシング、ロータとも均一
な温度上昇を行なうことは不可能であり、この時
点ではタービンケーシングとロータ間には或程度
の伸び差が生じている。そこで、このような状態
から蒸気タービンを起動し、タービンに蒸気が流
れると、さらに上記蒸気の温度に向つてタービン
ケーシングおよびロータの温度上昇が開始し、タ
ービンケーシングおよびロータに伸びが生ずる。
この場合、タービンケーシングとロータの材質が
同一でしかも均一に暖機されるなら伸び差は殆ど
生じないけれど、一般に両者の材質は互いに異な
り、また膨張係数も異なり、タービンケーシング
の形状も複雑であるため均一な加温状態とはなら
ない。したがつて、蒸気タービン起動時のタービ
ンケーシングの伸びとロータの伸びに差が生ず
る。

一方、蒸気タービンはタービン出力が大きい程
その段落数は多くなり、各段落を構成するノズル
と羽根との軸方向間隙は、タービンケーシングの
伸びとロータの伸びの差が或程度生じることを考
慮し、また蒸気タービンの性能の点からできるだ
け小さく設計されている。したがつて、蒸気ター
ビン起動時には、タービンケーシングの伸びとロ
ータの伸びの差を常時監視し、その差が許容値以
上とならないように蒸気タービンの昇速率或は負
荷増加率を押えて運転される。

ところで、前記ロータ位置監視装置としては、
従来蒸気タービンの制御装置が機械―油圧式であ
ることから、機械式のスラスト軸受摩耗検出装置
が多く採用されていた。しかし、最近の蒸気ター
ビンの制御装置は、殆ど、電気―油圧式が採用さ
れるようになり、種々の保安装置、検出装置とも
電気式へと移行してきている。

しかしながら、従来の電気式のロータ位置検出
装置は、機械式に比べて信頼性が低いため、監視
のみに採用することはあつても、保安装置として
蒸気タービンを自動的に停止させることに使用す
るには問題があつた。

すなわち、第１図は従来のタービンロータのロ
ータ位置検出装置の概略を示す図であつて、ター
ビンロータ１に設けられた位置検出用カラー２の
一側には、そのロータ位置検出用カラー２に対向
して無接触形間隙検出器からなる位置検出器３が
取付ブラケツト４に装着されている。しかして、
上記位置検出器３によつてその位置検出器３と位
置検出用カラー２の間隙量が計測され、その計測
値が変換器５を介して指示計６に入力され、その
間隙量が指示されるとともに、基準値と比較さ
れ、基準値を越えた場合に警報を発するようにし
てある。

したがつて、上記装置においては位置検出器３
によつて検出された間隙量に変化があつた場合、
実際にスラスト摩耗が生じたのか位置検出器に故
障が生じたのか判断が難かしい等の問題があつ
た。

しかしながら、スラスト軸受の摩耗量を監視す
るうえでは有効であるので、保安装置としてはよ
り信頼性が高い機械式のスラスト軸受摩耗検出装
置（図示せず）を別に設けて、規定値以上の摩耗
が生じた場合には上記機械式のスラスト軸受摩耗
検出装置によつてタービンの停止を行なわせ、前
記位置検出器はもつぱら監視装置としてのみ機能
するようにしてある。

したがつて、このような装置においては互いに
種類が異なる２つの位置検出装置を設けなければ
ならない等の問題があつた。

〔発明の目的〕

本発明はこのような点に鑑み、電気式のロータ
位置検出装置の信頼性を向上させ、しかも検出装
置の異常監視を可能とし、保安装置としても使用
できるようにしたタービン用ロータ位置監視装置
を得ることを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、タービンロータに設けられた位置検
出用カラーの両側に互いに対向して配設され、上
記位置検出用カラーとの間隙をそれぞれ検出する
一対の位置検出器と、各位置検出器からの検出信
号とロータ移動量の基準値とを比較し、その偏差
信号によつて警報装置およびタービン停止装置に
それぞれロータ位置異常の警報信号およびタービ
ン停止信号を出力する第一および第二の比較器
と、前記両位置検出器の検出信号を加算する加算
器と、その加算器の加算信号と位置検出用カラー
および位置検出器間の両間隙から決まる基準値と
比較し、その偏差信号によつて検出器等の故障の
存在を警報する故障警報信号を出力する第三の比
較器とを有することを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、第２図を参照して本発明の一実施例につ
いて説明する。

タービンロータ１には、できるだけスラスト軸
受（図示せず）に近接した位置に位置検出用カラ
ー２が設けられており、その位置検出用カラー２
の両側には一対の位置検出器３ａ，３ｂが互いに
対向するように取付ブラケツト４にそれぞれ装着
されている。上記取付ブラケツト４は図示しない
スラスト軸受台に固定されており、また位置検出
用カラー２と両位置検出器３ａ，３ｂとの間隙ａ
はスラスト軸受が中間位置のとき互いに等しくな
るように調整してあり、しかも上記間隙ａはスラ
スト軸受が摩耗しロータが移動した場合に間隙が
零以下とならないように決定されている。

ところで、上記両位置検出器３ａ，３ｂでは位
置検出用カラー２との間隙がそれぞれ検出されて
おり、その位置検出器３ａ，３ｂからの検出信号
は変換器５ａ，５ｂによつてアナログ量に変換さ
れ、実間隙量として検出され、その実間隙量が表
示器６ａ，６ｂでそれぞれ表示される。

また、前記変換器５ａ，５ｂから出力された実
間隙量信号は第一の比較器７ａ，７ｂに入力さ
れ、そこでスラスト軸受摩耗警報基準値設定器８
ａ，８ｂの警報基準値と比較され、スラスト軸受
の摩耗量すなわち実間隙量の変化量が警報基準値
に達すると、その第一の比較器７ａ，７ｂから警
報信号が出力し、警報器９ａ，９ｂが作動してス
ラスト軸受が摩耗していることが警報される。

前記変換器５ａ，５ｂの出力信号はさらに第二
の比較器１０ａ，１０ｂにそれぞれ入力され、そ
こでトリツプ基準値設定器１１ａ，１１ｂのトリ
ツプ基準値と比較される。そして上記変換器５
ａ，５ｂからの出力信号がトリツプ基準値に達す
ると、第二の比較器１０ａ，１０ｂが作動し、タ
ービントリツプ装置１２にトリツプ信号を出力し
てタービンを停止せしめるとともに、警報器１３
ａ，１３ｂに警報信号を出力し、スラスト軸受が
トリツプ基準値まで摩耗したことが警報される。
なお、上記第二の比較器１０ａ，１０ｂには、瞬
時的な誤信号によるタービン停止の誤作動を防ぐ
ために微少の遅延装置が設けられており、第一の
比較器７ａ，７ｂの動作前にタービン停止信号が
タービントリツプ装置１２に加わらないようにし
てある。

一方、前記変換器５ａ，５ｂの出力信号は、さ
らに加算器１４で加算され、その加算信号が第三
の比較器１５に入力され、そこで設定器１６から
の基準値と比較される。しかして、前記位置検出
器３ａ，３ｂ変換器５ａ，５ｂのいずれかに故障
が生じると、加算器１４の出力に変化が生じ、設
定器１６からの基準値との間に差が生じ、その偏
差信号が警報器１７に入力され、位置検出器３
ａ，３bb或は変換器５ａ，５ｂに故障が出たこ
とが警報されるとともに、トリツプ装置１２への
トリツプ信号回路に設けられたトリツプ許可回路
１８ａ，１８ｂに上記偏差信号が加えられ、トリ
ツプ信号回路が切り離され、タービンの停止が阻
止される。すなわち、単に位置検出器３ａ，３ｂ
等が故障しただけの場合には、その都度タービン
が停止することはない。この場合、上記設定器１
６の基準値は、最初に設定された間隙ａの２倍の
値に或程度の許容値を加えたものである。すなわ
ち、基準値が或一点であると電源の変動、その他
の要因で故障表示がでる可能性があるため、その
誤動作をさけるために上記電源の変動等を予め予
想して基準値が設定されている。

〔発明の効果〕

本発明は上述のように構成したので、ロータの
スラスト方向の位置を検出することができるとと
もに、位置検出器と変換器の故障をも検出するこ
とができ、上記位置検出器と変換器のいずれかに
故障が生じると故障の警報を発し、さらにタービ
ン停止回路をインターロツクし、単なる位置検出
器等の故障によるタービン停止の誤作動を避ける
ことができる。また、位置検出器は位置検出用カ
ラーの前後にありかつ同じ検出方法をとつている
ため信頼性が高く、一種頼の位置検出装置によつ
て単なる位置表示のみならず、保安設備としての
機能を十分果させることができ、しかもタービン
プラントの電気―油圧式制御装置に使用される安
定化された電源を、本装置に使用することによつ
て、一層その信頼性を向上せしめることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のロータ位置監視装置の概略説明
図、第２図は本発明のロータ位置監視装置の概略
説明図である。 １…ロータ、２…位置検出用カラー、３ａ，３
ｂ…位置検出器、５ａ，５ｂ…変換器、６ａ，６
ｂ…表示器、７ａ，７ｂ…第一の比較器、１０
ａ，１０ｂ…第二の比較器、１２…トリツプ装
置、１４…加算器、１５…第三の比較器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ タービンロータに設けられた位置検出用カラ
   ーの両側に互いに対向して配設され、上記位置検
   出用カラーとの間隙をそれぞれ検出する一対の位
   置検出器と、各位置検出器からの検出信号とロー
   タ移動量の基準値とを比較し、その偏差信号によ
   つて警報装置およびタービン停止装置にそれぞれ
   ロータ位置異常の警報信号およびタービン停止信
   号を出力する第一および第二の比較器と、前記両
   位置検出器の検出信号を加算する加算器と、その
   加算器の加算信号と位置検出用カラーおよび位置
   検出器間の両間隙から決まる基準値とを比較し、
   その偏差信号によつて検出器等の故障の存在を警
   報する故障警報信号を出力する第三の比較器とを
   有することを特徴とする、タービンのロータ位置
   監視装置。 ２ 加算器の加算信号と位置検出用カラーおよび
   位置検出器間の両間隙から決まる基準値とが等し
   く、検出器等が正常であるときのみ、タービン停
   止信号がタービン停止装置に入力されることを特
   徴とする、特許請求の範囲第１項記載のタービン
   のロータ位置監視装置。 ３ 第二の比較器は微少の遅延装置が設けられて
   いることを特徴とする、特許請求の範囲第１項記
   載のタービンのロータ位置監視装置。